15 августа 1893 года епархиальное начальство разрешило причту и прихожанам построить новую каменную церковь на собственные пожертвования. Место для строительства было выбрано таким образом, чтобы храм был виден проезжающим по железной дороге, на возвышенности возле станции, неподалёку от вокзала. 25 июня 1900 года архиепископ Новгородский и Старорусский Феогност (Лебедев) освятил закладной камень будущей церкви. Строительство началось 8 июля 1900 года и завершилось через год. Работами руководил инженер путей сообщения Александр Тимофеевич Боронихин вместе с другими техниками Николаевской железной дороги. Основным материалом для постройки храма был красный кирпич, который доставляли на лошадях из Угловки в Окуловку. Местные жители активно участвовали в строительстве, добровольно предоставляя транспорт для перевозки материалов.
Храм был построен по стандартному проекту в русско-византийском стиле. Его длина с колокольней составляла 18 саженей (около 38,4 метра), высота колокольни — 12 саженей (около 25,6 метра). Внутренние своды и стены были оштукатурены и украшены орнаментальной росписью, полы выстланы метлахской плиткой. Главным украшением служил большой иконостас, выполненный в академическом стиле и отделанный резными украшениями бирюзового цвета. Иконы для храма были написаны художником Розановым по сусальному золоту.
7 октября 1901 года состоялось освящение храма в честь святителя Николая Чудотворца. На церемонии присутствовало более 10 тысяч человек. Однако впоследствии храм был переосвящён во имя святого благоверного князя Александра Невского.
В 1937 году церковь была закрыта, и здание использовалось для различных целей: в нём размещались кинотеатр «Родина», спортивная школа, а также, по некоторым свидетельствам, в предвоенные и военные годы — пересыльная тюрьма. В результате этих преобразований были утрачены купола, заложены окна, изменена внутренняя планировка.
5 июля 1993 года здание храма было возвращено православной общине в аварийном состоянии. С этого времени начались восстановительные работы, проводимые силами прихожан при поддержке администрации и промышленных предприятий Окуловки. 12 сентября 1993 года, в престольный праздник перенесения мощей князя Александра Невского, архиепископ Новгородский и Старорусский Лев совершил повторное освящение церкви.
